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PREPARO DE SOLUÇÕES Profa Dra Nilva A. R. Pedro Solução Solução = é uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias. soluto = componente presente em menor quantidade Solução solvente = componente presente em maior quantidade Solubilidade = é a máxima quantidade de uma substância que pode ser dissolvida em uma quantidade especifica de solvente, a uma dada pressão e temperatura. Concentração das soluções Nas práticas de química, as reações geralmente ocorrem quando os reagentes estão em solução, e portanto, devemos conhecer a proporção existente entre as quantidades de soluto e solvente ou ainda de soluto e de solução. A este procedimento chamamos de concentração das soluções. Tipos de concentração % em massa: _massa de soluto x 100 massa de solução % em volume: _volume de soluto_ x 100 volume de solução (só é usada quando soluto e solvente são ambos líquidos ou ambos gasosos) Concentração em g/L: massa de soluto (gramas) volume de solução (litros) Concentração em mol/L: _quantidade de soluto (mol)_ volume de solução (litros) Normalidade ou concentração normal É a relação entre o número de equivalentes-gramas do soluto e o volume da solução, em litros. N = _e_ e = no de equivalente grama do soluto V V = volume da solução, em litros No de equivalente grama é a relação entre a massa e o equivalente grama dessa substância. e = m/E onde m = massa, E = equivalente grama N = _m__ → N (normal) E . V Equivalente grama Equivalente grama é a massa calculada por: E = _M__ K ácido no de H ionizáveis base no de OH- onde K sal carga total positiva óxido carga total positiva oxidante no total de elétrons recebidos Concentração em quantidade de matéria (Molaridade = M) É a relação entre o número de moles do soluto e o volume da solução, em litros. Cn = n/V → mol/L Cn = concentração em quantidade de matéria n = número de moles do soluto = m /M V = volume da solução, em litros. Cn = m /M.V Tipos de solução Solução diluída (não saturada) Quando a quantidade de soluto usado não atinge o limite de solubilidade Solução concentrada Quando o solvente (ou dispersante) dissolveu praticamente toda a quantidade possível de soluto (ou disperso) Solução saturada Quando o solvente já dissolveu toda a quantidade possível de soluto Solução supersaturada Quando o solvente e soluto estão em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) é maior, e depois a solução é resfriada ou aquecida, de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade. Quando isso é feito de modo cuidadoso, o soluto permanece dissolvido, mas a solução se torna extremamente instável. Qualquer vibração faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida. Diluição das soluções Diluir uma solução é diminuir a sua concentração, por adição de solvente. Quanto maior a quantidade de soluto presente num determinado volume de solução, mais concentrada será essa solução. Quanto menor a quantidade de soluto presente num determinado volume de solução, mais diluída será essa solução. A adição de água não altera a quantidade de soluto, mas aumenta a quantidade total da solução, o que provoca uma diminuição na concentração. Preparação da solução Cálculo da quantidade de composto necessária: concentração quantidade de soluto volume Pesar ou pipetar Dissolver Em seguida, procede- se à sua dissolução, adicionando o soluto ao solvente, agitando a solução até completa homogeneização. Transferir para balão volumétrico A solução é então transferida para um balão volumétrico Lavar o frasco Transferir Completar Completa-se o volume de solvente até à marca de referência do balão de diluição Acertar o menisco Homogeneizar Rotular Estocar Solução padrão Algumas soluções podem ser preparadas pesando rigorosamente o composto correspondente, e dissolvendo-o no solvente, ficando imediatamente conhecida a sua concentração. Estas soluções são designadas soluções padrão. Um reagente adequado à preparação de uma solução padrão deve ser: I) Fácil de purificar e secar II) Inalterável ao ar durante a pesagem (não higroscópico, não oxidável e não afetado pelo CO2 atmosférico). III) Prontamente solúvel IV) Possuir uma massa molar elevada (de modo a minimizar erros de pesagem) São exemplos destas substâncias: carbonato de sódio: Na2CO3, hidrogenoftalato de potássio: KH(C8H4O4), oxalato de sódio: Na2C2O4, cloreto de potássio: KCl, cloreto de sódio: NaCl óxido de arsênio III: As2O3. Padronização Quando os reagentes de partida não obedecem a estas condições, as soluções uma vez preparadas devem ser aferidas ou padronizadas, isto é, deve-se determinar a sua concentração rigorosa. O NaOH, por exemplo, em contato com o CO2 atmosférico reage, formando-se o NaCO3, o que altera a concentração de NaOH em solução. Estas soluções devem ser aferidas com padrões primários. Estes devem ser escolhidos de modo a reagirem de imediato e estequiometricamente com a solução a aferir. Titulação É uma operação de laboratório através da qual se determina a concentração de uma solução A medindo-se o volume de uma solução B de concentração conhecida, que reage completamente com um volume conhecido da solução A. Padronização do NaOH Uma solução de NaOH pode ser aferida por titulação de uma solução contendo um ácido que constitui o padrão primário. O ácido geralmente utilizado é o hidrogenoftalato de potássio. A reação pode escrever-se: KHC8H4O4(aq) + NaOH(aq) →KNaC8H4O4 (aq) + H2O(l) Preparação de solução Preparação de 250 mL de uma solução de NaOH 0,1 mol/L Calcular a massa de NaOH necessária à preparação de 250 mL de uma solução de NaOH 0,1 Mol/L Cn = m/M.V → m = Cn.M.V m = 0,1.40.0,25 = 1 g Preparação de solução Pesar cerca de 1 g de NaOH num vidro de relógio. Transferir para um béquer e dissolver completamente em água destilada previamente fervida. Transferir a solução para um balão volumétrico de 250 mL, resfriar até a temperatura ambiente e adicionar água destilada até à marca, tendo o cuidado de homogeneizar a solução. Transferir para um frasco de polietileno e rotular Cuidados: Soluções de NaOH concentradas produzem: Irritação severa se inalada É corrosivo, se ingerido pode causarqueimaduras severas na boca, garganta e estômago É corrosivo quando em contato com a pele e olhos Sempre adicione produto caustico sobre a água e não o inverso. Utilize luvas, óculos de proteção e capela. Padronização Pesar rigorosamente, em balança analítica, cerca de 0.3 g de KHP (hidrogenoftalato de potássio) p.a. Dissolver o KHP num erlenmeyer com aproximadamente 75 mL de água destilada, e juntar 3 gotas de indicador fenolftaleína. Completar a bureta com a solução de NaOH. Titular a solução de KHP até viragem do indicador. Repetir a operação de aferição. Efetuar os cálculos e determinar a concentração exata da solução de NaOH preparada. Guardar o resto da solução num frasco de polietileno para posterior utilização (colocar rótulo adequado) Preparação de solução Preparação de 1 litro de uma solução de H2SO4 1 mol/L Calcular a massa de H2SO4 necessária Cn = m/M.V → m = Cn.M.V m = 1.98.1 = 98 g d = m/V → V = m/d → V = 98/1,841 V = 53,23 mL Preparação de solução Pipetar cerca de 53,23 mL de H2SO4 usando pipeta volumétrica. Transferir a solução para um balão volumétrico de 1000 mL, que contenha cerca de 500 mL de água destilada, resfriar até a temperatura ambiente e adicionar água destilada até à marca, tendo o cuidado de homogeneizar a solução. Transferir para um frasco e rotular Padronização Titulação de uma quantidade conhecida de carbonato de sódio previamente seco em estufa. Usando o indicador Alaranjado de Metila H2SO4 + Na2CO3 →Na2SO4 + H2O + CO2 Diluição Solução de H2SO4 0,1 mol/L a partir de solução mãe 1 mol/L Cn1 . V1 = Cn2 . V2 Diluir 5,32 mL em água destilada e completar o volume para 1L Preparação de solução Preparação de solução de CuSO4 . 5H2O Solução de concentração 1 mol/L Volume da solução 1 litro Dissolver 249,68 g de CuSO4 . 5H2O em água e completar o volume para 1L com água destilada.